1 Кіріспе
Соңғы онжылдықта байланыс технологияларының қарқынды дамуымен талшықты-оптикалық кабельдерді қолдану саласы кеңейіп келеді. Талшықты-оптикалық кабельдерге қойылатын қоршаған орта талаптары артып келе жатқандықтан, талшықты-оптикалық кабельдерде қолданылатын материалдардың сапасына қойылатын талаптар да артады. Талшықты-оптикалық кабельдің су өткізбейтін таспасы - талшықты-оптикалық кабель өнеркәсібінде қолданылатын кең таралған су өткізбейтін материал, талшықты-оптикалық кабельдегі тығыздау, гидрооқшаулау, ылғалдандыру және буферлік қорғаныс рөлі кеңінен танылды, ал оның түрлері мен өнімділігі талшықты-оптикалық кабельдің дамуымен үнемі жақсарып, жетілдіріліп келеді. Соңғы жылдары оптикалық кабельге «құрғақ өзек» құрылымы енгізілді. Кабель су өткізбейтін материалының бұл түрі әдетте судың кабель өзегіне бойлық енуіне жол бермеу үшін таспаның, жіптің немесе жабынның тіркесімі болып табылады. Құрғақ өзекті талшықты-оптикалық кабельдердің кеңінен қолданылуымен құрғақ өзекті талшықты-оптикалық кабель материалдары дәстүрлі вазелин негізіндегі кабель толтырғыш қосылыстарын тез алмастырады. Құрғақ өзекті материал гидрогель түзу үшін суды тез сіңіретін полимерді пайдаланады, ол кабельдің су ену арналарын ісініп, толтырады. Сонымен қатар, құрғақ өзек материалында жабысқақ май болмағандықтан, кабельді дәнекерлеуге дайындау үшін майлықтар, еріткіштер немесе тазартқыштар қажет емес, және кабельді дәнекерлеу уақыты айтарлықтай қысқарады. Кабельдің жеңіл салмағы және сыртқы арматуралық жіп пен қабық арасындағы жақсы адгезия төмендемейді, бұл оны танымал таңдау етеді.
2 Судың кабельге және су өткізбеу механизміне әсері
Суды бөгеудің әртүрлі шараларын қолданудың негізгі себебі - кабельге кіретін су сутегі мен O₂H₂ иондарына ыдырайды, бұл оптикалық талшықтың өткізгіштік шығынын арттырады, талшықтың өнімділігін төмендетеді және кабельдің қызмет ету мерзімін қысқартады. Ең көп таралған суды бөгеу шаралары - мұнай пастасымен толтыру және суды бөгейтін таспаны қосу, олар кабель өзегі мен қабығы арасындағы саңылауға су мен ылғалдың тігінен таралуына жол бермеу үшін толтырылады, осылайша суды бөгеуде рөл атқарады.
Синтетикалық шайырлар талшықты-оптикалық кабельдерде (бірінші кезекте кабельдерде) оқшаулағыш ретінде көп мөлшерде қолданылған кезде, бұл оқшаулағыш материалдар судың енуіне де төзімді емес. Оқшаулағыш материалда «су ағаштарының» пайда болуы - беріліс өнімділігіне әсер етудің негізгі себебі. Оқшаулағыш материалға су ағаштарының әсер ету механизмі әдетте келесідей түсіндіріледі: күшті электр өрісіне байланысты (тағы бір болжам - шайырдың химиялық қасиеттері үдетілген электрондардың өте әлсіз разрядымен өзгереді), су молекулалары талшықты-оптикалық кабельдің қабық материалында болатын әртүрлі микрокеуектер саны арқылы енеді. Су молекулалары кабель қабық материалындағы әртүрлі микрокеуектер саны арқылы еніп, «су ағаштарын» түзеді, біртіндеп көп мөлшерде су жиналып, кабельдің бойлық бағытында таралады және кабельдің өнімділігіне әсер етеді. 1980 жылдардың ортасында халықаралық зерттеулер мен сынақтардан кейін, жылдар бойы жүргізілген халықаралық зерттеулер мен сынақтардан кейін, су ағаштарын өндірудің ең жақсы әдісін жоюдың жолын табу үшін, яғни кабельді экструзиялау алдында суды сіңіру қабатына оралып, су тосқауылын кеңейту арқылы су ағаштарының өсуін тежеу және баяулату, бойлық таралу ішіндегі кабельдегі суды бітеу; сонымен қатар, сыртқы зақымдану мен судың енуіне байланысты су тосқауылы кабельдің бойлық таралуына емес, суды тез бітеп тастауы мүмкін.
3 Кабельді су тосқауылына шолу
3. 1 Талшықты-оптикалық кабель су тосқауылдарының жіктелуі
Оптикалық кабельді су тосқауылдарын жіктеудің көптеген жолдары бар, оларды құрылымына, сапасына және қалыңдығына қарай жіктеуге болады. Жалпы, оларды құрылымына қарай жіктеуге болады: екі жақты ламинатталған су тосқауылы, бір жақты жабынды су тосқауылы және композиттік пленкалы су тосқауылы. Су тосқауылының су тосқауылы функциясы негізінен суды сіңірудің жоғары материалына (су тосқауылы деп аталады) байланысты, ол су тосқауылы сумен кездескеннен кейін тез ісініп, көп мөлшерде гель түзеді (су тосқауылы өзінен жүздеген есе көп суды сіңіре алады), осылайша су ағашының өсуіне кедергі келтіреді және судың үздіксіз енуі мен таралуына жол бермейді. Оларға табиғи және химиялық түрлендірілген полисахаридтер жатады.
Бұл табиғи немесе жартылай табиғи су блокаторларының жақсы қасиеттері болғанымен, олардың екі кемшілігі бар:
1) олар биологиялық ыдырайтын және 2) олар өте тез тұтанатын. Бұл оларды талшықты-оптикалық кабель материалдарында пайдалануды екіталай етеді. Су өткізбейтін материалдағы басқа синтетикалық материал түрі полиакрилаттар болып табылады, оларды оптикалық кабельдерге арналған су өткізбейтін материал ретінде пайдалануға болады, себебі олар келесі талаптарға сай келеді: 1) кепкен кезде олар оптикалық кабельдерді өндіру кезінде пайда болатын кернеулерге қарсы тұра алады;
2) кепкен кезде олар кабельдің қызмет ету мерзіміне әсер етпей, оптикалық кабельдердің жұмыс жағдайларына (бөлме температурасынан 90 °C-қа дейінгі термиялық цикл) төтеп бере алады, сондай-ақ қысқа уақыт ішінде жоғары температураға төтеп бере алады;
3) су кіргенде, олар тез ісініп, кеңею жылдамдығымен гель түзуі мүмкін.
4) жоғары тұтқыр гель түзеді, тіпті жоғары температурада да гельдің тұтқырлығы ұзақ уақыт бойы тұрақты болып қалады.
Су репелленттерінің синтезін дәстүрлі химиялық әдістерге – кері фазалы әдіске (майдағы су полимерленуінің көлденең байланыстыру әдісі), өзіндік көлденең байланыстыру полимерлену әдісіне – диск әдісіне, сәулелендіру әдісіне – «кобальт 60» γ-сәуле әдісіне бөлуге болады. Айқас байланыстыру әдісі «кобальт 60» γ-сәулелену әдісіне негізделген. Әр түрлі синтез әдістерінің полимерлену және көлденең байланыстыру дәрежесі әртүрлі, сондықтан суды бөгейтін таспаларда қажетті суды бөгейтін агентке қойылатын талаптар өте қатаң. Жоғарыда аталған төрт талапқа өте аз полиакрилаттар ғана жауап бере алады, практикалық тәжірибеге сәйкес, суды бөгейтін агенттерді (суды сіңіретін шайырлар) көлденең байланыстырылған натрий полиакрилатының бір бөлігі үшін шикізат ретінде пайдалануға болмайды, оларды көп полимерлі көлденең байланыстыру әдісінде (яғни, көлденең байланыстырылған натрий полиакрилат қоспасының әртүрлі бөлігі) тез және жоғары су сіңіру еселіктеріне қол жеткізу мақсатында пайдалану керек. Негізгі талаптар: су сіңіру еселігі шамамен 400 есеге жетуі мүмкін, су сіңіру жылдамдығы суға төзімділікпен сіңірілген судың 75%-ын сіңіру үшін бірінші минутта жете алады; суға төзімді кептірудің термиялық тұрақтылық талаптары: ұзақ мерзімді температураға төзімділік 90°C, максималды жұмыс температурасы 160°C, лездік температураға төзімділік 230°C (әсіресе электрлік сигналдары бар фотоэлектрлік композиттік кабель үшін маңызды); гель түзілгеннен кейінгі су сіңіру тұрақтылық талаптары: бірнеше термиялық циклден кейін (20°C ~ 95°C). Гельдің су сіңіргеннен кейінгі тұрақтылығы үшін: жоғары тұтқырлықтағы гель және бірнеше термиялық циклден кейін гель беріктігі (20°C-тан 95°C-қа дейін). Гельдің тұрақтылығы синтез әдісіне және өндіруші қолданатын материалдарға байланысты айтарлықтай өзгереді. Сонымен қатар, кеңею жылдамдығы неғұрлым жоғары болмаса, соғұрлым жақсы, кейбір өнімдерде жылдамдықты біржақты іздеу, қоспаларды қолдану гидрогельдің тұрақтылығына, суды ұстап тұру қабілетінің бұзылуына ықпал етпейді, бірақ суға төзімділік әсеріне қол жеткізуге мүмкіндік бермейді.
3. Су өткізбейтін таспаның 3 сипаттамасы Кабель өндіріс, сынақ, тасымалдау, сақтау және пайдалану кезінде қоршаған орта сынағына төтеп беруі керек болғандықтан, оптикалық кабельді пайдалану тұрғысынан кабельдің су өткізбейтін таспасына қойылатын талаптар келесідей:
1) талшықтың таралуының сыртқы түрі, деламинациясыз және ұнтақсыз композиттік материалдар, белгілі бір механикалық беріктікке ие, кабельдің қажеттіліктеріне сәйкес келеді;
2) біркелкі, қайталанатын, тұрақты сапа, кабельдің қалыптасуында деламинацияланбайды және өнім шығармайды
3) жоғары кеңею қысымы, жылдам кеңею жылдамдығы, жақсы гель тұрақтылығы;
4) жақсы термиялық тұрақтылық, кейінгі өңдеуге жарамды;
5) жоғары химиялық тұрақтылық, коррозиялық компоненттерді қамтымайды, бактериялар мен зең эрозиясына төзімді;
6) оптикалық кабельдің басқа материалдарымен жақсы үйлесімділігі, тотығуға төзімділігі және т.б.
4 Оптикалық кабель су тосқауылының өнімділік стандарттары
Көптеген зерттеу нәтижелері кабельдің берілу өнімділігінің ұзақ мерзімді тұрақтылығына суға төзімділіктің болмауы үлкен зиян келтіретінін көрсетеді. Бұл зиянды оптикалық талшықты кабельді өндіру процесінде және зауыттық тексеру кезінде табу қиын, бірақ оны пайдаланғаннан кейін кабельді төсеу процесінде біртіндеп пайда болады. Сондықтан, барлық тараптар қабылдай алатын бағалау негізін табу үшін кешенді және дәл сынақ стандарттарын уақтылы әзірлеу өзекті міндетке айналды. Автордың суды бөгейтін белдіктер бойынша кең ауқымды зерттеулері, зерттеулері және тәжірибелері суды бөгейтін белдіктерге арналған техникалық стандарттарды әзірлеу үшін жеткілікті техникалық негіз болды. Су бөгеті мәнінің өнімділік параметрлерін келесілерге сүйене отырып анықтаңыз:
1) су тоқтатқышқа арналған оптикалық кабель стандартының талаптары (негізінен оптикалық кабель стандартындағы оптикалық кабель материалының талаптары);
2) су тосқауылдарын өндіру және пайдалану тәжірибесі және тиісті сынақ есептері;
3) су өткізбейтін таспалардың сипаттамаларының оптикалық талшықты кабельдердің жұмысына әсері бойынша зерттеу нәтижелері.
4. 1 Сыртқы келбеті
Су өткізбейтін таспаның сыртқы түрі біркелкі таралған талшықтар болуы керек; беті тегіс және әжімдерден, қыртыстардан және жыртылудан таза болуы керек; таспаның енінде ешқандай жарықтар болмауы керек; композиттік материал қабаттасудан таза болуы керек; таспа тығыз оралған болуы керек және қолмен ұсталатын таспаның шеттері «сабан қалпақ пішінінен» таза болуы керек.
4.2 Су тоқтатқыштың механикалық беріктігі
Су тосқауылының созылу беріктігі полиэстерлі тоқылмаған таспаны өндіру әдісіне байланысты, сол сандық жағдайларда вискоза әдісі ыстықтай илектелген өнім өндіру әдісіне қарағанда жақсырақ, созылу беріктігі де жұқа. Су тосқауыл таспасының созылу беріктігі кабельдің оралу немесе кабельге оралу тәсіліне байланысты өзгереді.
Бұл екі суды бөгейтін белдік үшін негізгі көрсеткіш, ол үшін сынақ әдісі құрылғымен, сұйықтықпен және сынақ процедурасымен біріктірілуі керек. Суды бөгейтін таспадағы негізгі суды бөгейтін материал ішінара көлденең байланысқан натрий полиакрилаты және оның туындылары болып табылады, олар су сапасына қойылатын талаптардың құрамы мен сипатына сезімтал, суды бөгейтін таспаның ісіну биіктігінің стандартын біріктіру үшін деионданған суды пайдалану басым болуы керек (арбитражда дистилденген су қолданылады), себебі деионданған суда, яғни негізінен таза суда аниондық және катиондық компонент жоқ. Әр түрлі су сапасындағы суды сіңіру шайырының сіңіру көбейткіші айтарлықтай өзгереді, егер таза судағы сіңіру көбейткіші номиналды мәннің 100%-ын құраса; ағын суда ол 40%-дан 60%-ға дейін (әр жердің су сапасына байланысты); теңіз суында ол 12%-ды құрайды; жер асты суы немесе науа суы күрделірек, сіңіру пайызын анықтау қиын және оның мәні өте төмен болады. Кабельдің су өткізбейтін әсерін және қызмет ету мерзімін қамтамасыз ету үшін, ісіну биіктігі > 10 мм болатын су өткізбейтін таспаны қолданған дұрыс.
4.3 Электрлік қасиеттер
Жалпы алғанда, оптикалық кабель металл сымның электр сигналдарын беруді қамтымайды, сондықтан жартылай өткізгіш кедергісі бар су таспасын пайдалануды қамтымайды, тек 33 Ван Цян және т.б.: оптикалық кабель су өткізбейтін таспа
Электрлік композиттік кабель электр сигналдарының пайда болуына дейін, кабельдің құрылымына сәйкес нақты талаптар келісімшарт бойынша белгіленеді.
4.4 Термиялық тұрақтылық Су өткізбейтін таспалардың көптеген түрлері термиялық тұрақтылық талаптарына сай келеді: ұзақ мерзімді температураға төзімділік 90°C, максималды жұмыс температурасы 160°C, лездік температураға төзімділік 230°C. Су өткізбейтін таспаның өнімділігі осы температураларда белгілі бір уақыт кезеңінен кейін өзгермеуі керек.
Гельдің беріктігі ісінген материалдың ең маңызды сипаттамасы болуы керек, ал кеңею жылдамдығы тек бастапқы судың ену ұзақтығын (1 м-ден аз) шектеу үшін қолданылады. Жақсы кеңею материалы дұрыс кеңею жылдамдығына және жоғары тұтқырлыққа ие болуы керек. Нашар су өткізбейтін материал, тіпті жоғары кеңею жылдамдығы мен төмен тұтқырлыққа ие болса да, нашар су өткізбейтін қасиеттерге ие болады. Мұны бірқатар термиялық циклдармен салыстыруға болады. Гидролитикалық жағдайда гель төмен тұтқырлықтағы сұйықтыққа ыдырайды, бұл оның сапасын нашарлатады. Бұған ісінетін ұнтақ бар таза су суспензиясын 2 сағат бойы араластыру арқылы қол жеткізіледі. Содан кейін алынған гель артық судан бөлініп, 95°C температурада 24 сағат бұрын және кейін тұтқырлықты өлшеу үшін айналмалы вискозиметрге салынады. Гельдің тұрақтылығының айырмашылығын көруге болады. Бұл әдетте 20°C-тан 95°C-қа дейін 8 сағаттық және 95°C-тан 20°C-қа дейін 8 сағаттық циклдарда жасалады. Тиісті неміс стандарттары 8 сағаттық 126 циклді талап етеді.
4. 5 Үйлесімділік Су тосқауылының үйлесімділігі талшықты-оптикалық кабельдің қызмет ету мерзіміне қатысты ерекше маңызды сипаттама болып табылады және сондықтан оны осы уақытқа дейін қолданылған талшықты-оптикалық кабель материалдарына қатысты қарастыру керек. Үйлесімділіктің айқын болуы ұзақ уақытты алатындықтан, жеделдетілген қартаю сынағын қолдану қажет, яғни кабель материалының үлгісі сүртіліп, құрғақ су өткізбейтін таспа қабатымен оралып, 100°C температурада тұрақты температуралы камерада 10 күн бойы сақталады, содан кейін сапасы өлшенеді. Сынақтан кейін материалдың созылу беріктігі мен созылуы 20%-дан аспауы керек.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 22 шілде